空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)探討

摘要：空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)能夠輔助空管人員對(duì)整個(gè)空域中的飛行活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)視、預(yù)測(cè)、告警，同時(shí)也能夠有效地協(xié)助空管人員對(duì)空域進(jìn)行更有序的管理，空管自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)目前管制中心的管理工作越來(lái)越重要，因此，一旦空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會(huì)影響整個(gè)空域的飛行工作。文章對(duì)空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)；運(yùn)行環(huán)境；軟硬件設(shè)計(jì)；空管人員；管制中心 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：V355 文章編號(hào)：1009-2374（2016）10-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.007

1 概述

隨著我國(guó)民航業(yè)近幾年的不斷發(fā)展，空中交通運(yùn)輸越來(lái)越活躍，我國(guó)民航飛行流量不斷增多，空管設(shè)施也不斷發(fā)展，空管自動(dòng)化系統(tǒng)作為管制中心對(duì)空交通指揮的核心系統(tǒng)，能夠?qū)︼w機(jī)進(jìn)行雷達(dá)監(jiān)測(cè)以及雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理，并且為管制中心提供飛機(jī)的飛行態(tài)勢(shì)狀況報(bào)告，便于對(duì)飛機(jī)的異常情況預(yù)警。我國(guó)的民航交通管制從程序管制過(guò)渡到雷達(dá)管制工作，使得空管中心原有的雷達(dá)信號(hào)顯示和處理終端，轉(zhuǎn)變成目前需要對(duì)飛行大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)中心，這就不斷增加了空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)的復(fù)雜性，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)一旦出現(xiàn)部分功能失效或者運(yùn)行速度變慢等故障，都會(huì)給正常的空域交通指揮帶來(lái)巨大的影響，因此，設(shè)計(jì)出一套行之有效的空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠?qū)ΜF(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)互補(bǔ)，同時(shí)也能夠大大提高空中交通管制的效率。

2 空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)

空管應(yīng)急信息自動(dòng)化系統(tǒng)需要兼容處理雷達(dá)航跡和航跡，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)和技術(shù)需求，就和空管信息自動(dòng)化系統(tǒng)所處理的內(nèi)容完全不同。筆者認(rèn)為，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)就是為了補(bǔ)充現(xiàn)有空管信息自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生故障而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，考慮的運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)和技術(shù)需求，就和空管信息自動(dòng)化系統(tǒng)不同。目前，我國(guó)的很多民航機(jī)場(chǎng)都部署“切換式”應(yīng)急系統(tǒng)。機(jī)房?jī)?nèi)，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)與空管信息自動(dòng)化系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，并能夠共享信息資源以及管制席位設(shè)備等。在管制中心需要的時(shí)候或者空管信息自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生系統(tǒng)故障的時(shí)候，就可以充分利用原有系統(tǒng)設(shè)備，但基本功能還可以采取應(yīng)急體系。同時(shí)，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)還能對(duì)空域交通管理起到正常的管制作用，不僅可以給管制中心提供雷達(dá)信號(hào)以及飛行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)預(yù)警功能，還需要使管制中心能夠在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行更好的空中交通管制調(diào)配工作。在平時(shí)，還能夠滿足管制中心的日常培訓(xùn)需求，并且滿足管制工作人員正常時(shí)的安全值班和管制需要時(shí)的模擬訓(xùn)練。所以根據(jù)我國(guó)空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際情況，綜合考慮各種可能突發(fā)情況的運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)和技術(shù)需求設(shè)計(jì)空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)。

3 空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)的配置需求

根據(jù)空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一套行之有效的空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠?qū)ΜF(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)互補(bǔ)，筆者認(rèn)為還需要對(duì)空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行配置要求。

筆者綜合分析目前國(guó)內(nèi)各種空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)，提出在滿足現(xiàn)有的空管管理的基礎(chǔ)上，總體需求定位為滿足現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)接入，并且使用單機(jī)和單網(wǎng)分布式處理結(jié)構(gòu)，使空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)同時(shí)具備單雷達(dá)和多雷達(dá)的處理能力，能夠同時(shí)進(jìn)行多數(shù)據(jù)處理以及雷達(dá)信號(hào)融合顯示的能力，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)還需要加強(qiáng)對(duì)飛行數(shù)據(jù)的處理能力，使空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行計(jì)劃的管理以及飛行計(jì)劃和雷達(dá)航跡的相關(guān)工作。在此基礎(chǔ)上，筆者認(rèn)為，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)還應(yīng)該增加相應(yīng)的預(yù)警功能，同時(shí)保持席位基本功能、界面和現(xiàn)有空管信息化系統(tǒng)的一致性，以便于管制工作人員更好地操作，應(yīng)急系統(tǒng)還應(yīng)具有相對(duì)的獨(dú)立性和完整性。

4 空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分析

4.1 前端處理裝置

本設(shè)計(jì)中前端處理裝置可采用高性能工控機(jī)，能夠?qū)走_(dá)信號(hào)進(jìn)行處理，高性能工控機(jī)可將鏈路通信協(xié)議進(jìn)行通信規(guī)程轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不僅將雷達(dá)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行前端處理，且將數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)格式的轉(zhuǎn)換的功能，在設(shè)計(jì)中，需要充分考慮用戶設(shè)置需要，使得雷達(dá)的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)速率、數(shù)據(jù)格式和適配參數(shù)可供用戶設(shè)置。

4.2 多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理裝置

本設(shè)計(jì)中多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理裝置，可采用IBM RS6000服務(wù)器，然后利用系統(tǒng)LAN與FRDP轉(zhuǎn)換單元等組網(wǎng)。接收前端處理裝置的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部格式的單雷達(dá)航跡，IBM RS6000服務(wù)器就提供多雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合跟蹤處理以及ADS數(shù)據(jù)的融合處理和航跡數(shù)據(jù)顯示的功能。

4.3 飛行數(shù)據(jù)處理裝置

本設(shè)計(jì)中飛行數(shù)據(jù)處理裝置，本設(shè)計(jì)中依然采用IBM RS6000服務(wù)器，和多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理裝置處理的組網(wǎng)相同，飛行數(shù)據(jù)處理裝置可以通過(guò)接收和發(fā)送民航AFTN航空動(dòng)態(tài)電報(bào)和AFDC電報(bào)，并且進(jìn)行譯碼和編碼，然后對(duì)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

4.4 雷達(dá)管制席位設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中雷達(dá)管制席位，依然采用IBM RS6000服務(wù)器，筆者認(rèn)為顯示器可以使用49寸顯示器。IBM RS6000服務(wù)器能夠?qū)走_(dá)的航跡數(shù)據(jù)和飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，同時(shí)能夠接收管制工作人員的輸入命令，輔助管制工作人員更好地進(jìn)行管制工作。

4.5 監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中監(jiān)控裝置可通過(guò)LAN能夠獲取空域中的各類運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)能夠在各個(gè)數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，且具有告警信息自動(dòng)存儲(chǔ)、檢索、打印和軟拷貝功能。

4.6 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中采用單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，選用以太網(wǎng)交換機(jī)，在主網(wǎng)絡(luò)中，可以采用超5類的雙絞線連接，同時(shí)在主網(wǎng)絡(luò)和塔臺(tái)等遠(yuǎn)端席位的連接中，采用以太網(wǎng)光收發(fā)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)總線的中繼。

4.7 GPS時(shí)鐘信號(hào)裝置

本設(shè)計(jì)GPS時(shí)鐘信號(hào)裝置，能夠通過(guò)LAN向系統(tǒng)各服務(wù)器廣播精確的定時(shí)信息，并通過(guò)串口將定時(shí)信息分發(fā)到各席位子鐘顯示。

5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)集合本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件平臺(tái)，本系統(tǒng)的操作系統(tǒng)對(duì)接現(xiàn)有的空管信息自動(dòng)化系統(tǒng)，擬采用IBM的AIX操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)選用Oracle9i數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。在軟件設(shè)計(jì)中，本設(shè)計(jì)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和模塊化設(shè)計(jì)，由通信協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件、雷達(dá)前端處理軟件FRADP、單個(gè)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理軟件RADP、多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理軟件MRADP、飛行數(shù)據(jù)處理軟件的FDP、飛行電報(bào)收發(fā)信機(jī)和處理軟件FDPTEL、編輯飛行整個(gè)系統(tǒng)軟件計(jì)劃管理軟件FDO和報(bào)警數(shù)據(jù)編輯軟件模塊組成。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，并且根據(jù)所需要的速度同步通信和先進(jìn)的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，用于輸出，該系統(tǒng)的通信速度可根據(jù)不同的需要進(jìn)行設(shè)置，以完成該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理。

6 空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用分析

本設(shè)計(jì)中，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)能夠在實(shí)際使用過(guò)程中進(jìn)行多種功能切換的應(yīng)用，本設(shè)計(jì)以航線轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析。空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)在航線轉(zhuǎn)換處理的情況處理時(shí)，首先，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠根據(jù)飛機(jī)的飛行計(jì)劃，在地圖為飛機(jī)標(biāo)注航路點(diǎn)序號(hào)，使得飛機(jī)的航路點(diǎn)序號(hào)，能夠和飛機(jī)的相關(guān)信息和坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，所述航路點(diǎn)序號(hào)信息，可以備注飛機(jī)的相對(duì)應(yīng)的報(bào)告點(diǎn)和扇區(qū)點(diǎn)以及飛機(jī)的出入管制區(qū)域交接點(diǎn)等，能夠?qū)w機(jī)的飛行中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析；其次，在飛機(jī)進(jìn)行航線轉(zhuǎn)換的時(shí)候，航線轉(zhuǎn)換點(diǎn)序列中的轉(zhuǎn)換點(diǎn)相對(duì)于某個(gè)導(dǎo)臺(tái)的距離和方向點(diǎn)，能夠非常便捷地在空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，同時(shí)空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)獲取飛機(jī)所在空域的數(shù)據(jù)以及所要進(jìn)入機(jī)場(chǎng)的進(jìn)出點(diǎn)位置數(shù)據(jù)，然后盡可能生成相應(yīng)的航線轉(zhuǎn)換點(diǎn)序列，同時(shí)獲得坐標(biāo)數(shù)據(jù)，這樣就可在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)航路的轉(zhuǎn)換。借助空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)，飛機(jī)的飛行計(jì)劃主要可以與備用航線進(jìn)行轉(zhuǎn)換，當(dāng)遇到緊急情況，就可以自動(dòng)提示管理者進(jìn)行規(guī)范，然后再執(zhí)行操作，便于進(jìn)行航線點(diǎn)的轉(zhuǎn)換。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著空管運(yùn)行保障對(duì)空管部門裝備的現(xiàn)代通信、導(dǎo)航、監(jiān)視設(shè)施和空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)的依賴程度越來(lái)越深，管制指揮對(duì)空管自動(dòng)化系統(tǒng)的依賴將越來(lái)越高，將大大提高管制員的管制能力，增加空域系統(tǒng)的容量，但是需要看到的是我國(guó)空管應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備，在目前的設(shè)計(jì)中，主要考慮抵御系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)，極少在設(shè)計(jì)中考慮防御系統(tǒng)外風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生外部的突發(fā)事件，就會(huì)直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，依然需要我們根據(jù)不同應(yīng)急情況，從運(yùn)行環(huán)境出發(fā)，分析其技術(shù)需求設(shè)計(jì)出新的適應(yīng)性更廣的空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)，滿足空中交通運(yùn)輸對(duì)空管運(yùn)行保障的需求。

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作者簡(jiǎn)介：高頔（1989-），女，陜西渭南人，中國(guó)民用航空西北地區(qū)空中交通管理局助理工程師，研究方向：空管自動(dòng)化設(shè)備維護(hù)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）